卡爾文迴圈(Calvin Cycle)是光合作用的暗反應的一部分。反應場所為葉綠體內的基質。迴圈可分為三個階段: 羧化、還原和二磷酸核酮糖的再生。
Calvin cycle 劃分為三個階段:
Phase 1:碳的固定 (Carbon fixation)
Calvin cycle將每個個別的CO2附著在一個稱為ribulose bisphosphate(簡稱 RuBP)的五碳糖上以合併之。催化這起始步驟的酶是RuBP carboxylase,或 rubisco。(這是在葉綠體中最豐富的蛋白質,而且也可能是地球上最豐富的蛋白質)這個反應的產物是一種含六個碳而且非常不穩定的中間產物,其立即就會分裂為二摩爾的3-phosphoglycerate。
Phase 2:磷酸甘油醛(G3P(PGAL))的合成(Reduction)
每摩爾的3-phosphoglycerate接收一個額外的磷酸鹽基,接著有一種酶會將此磷酸鹽基轉換為ATP。然後,一由NADPH所捐出的電子對3-bisphosphoglycerate 變成G3P。非常明確地,由NADPH而來的電子減少了3-phosphoglyce-rate中的carboyxl group而形成了G3P中的carbonyl group,如此可駐留更多的位能。G3P 是一種糖類──由葡萄糖經過糖原酵解而分裂所產生的三碳糖。注意,每三摩爾的CO2就可產生六摩爾的G3P,但是隻有一摩爾的這種三碳糖能夠真正被獲得。迴圈一開始是以具有15個碳的價值的碳水合化物去形成三摩爾的五碳糖RuBP。現在具有18個碳的價值的碳水化合物形成了六摩爾的G3P,一摩爾脫離了迴圈而被植物細胞所使用,但是其他的五摩爾則必須被回收以形成三摩爾的RuBP。
Phase 3:CO2接收物的再形成 (Regeneration of CO2 acceptor(RuBP).)
在一連串複雜的反應中,此五摩爾G3P的碳的骨架在Calvin cycle的最後一個步驟被重新分配為三摩爾的RuBP。為了完成這個步驟,此迴圈多耗費了三摩爾的ATP,然後現在RuBP又準備好了要再度接收CO2,整個迴圈又可以繼續。在合成一摩爾G3P方面,Calvin cycle總共需消耗九摩爾的ATP和六摩爾的 NADPH,然後藉由光反應可再補充這些ATP和NADPH。G3P是Calvin cycle中的副產品,然後又成為整個新陳代謝步驟的起動物質,以合成其他的有機化合物,包括葡萄糖和其他碳水化合物。既不是單獨的光反應也不是單獨的卡爾文迴圈就可以利用CO2來製造葡萄糖。光合作用是一種在完整的葉綠體中會自然發生的現象,而且葉綠體整合了光合作用的兩個階段。
卡爾文迴圈(Calvin Cycle)是光合作用的暗反應的一部分。反應場所為葉綠體內的基質。迴圈可分為三個階段: 羧化、還原和二磷酸核酮糖的再生。
Calvin cycle 劃分為三個階段:
Phase 1:碳的固定 (Carbon fixation)
Calvin cycle將每個個別的CO2附著在一個稱為ribulose bisphosphate(簡稱 RuBP)的五碳糖上以合併之。催化這起始步驟的酶是RuBP carboxylase,或 rubisco。(這是在葉綠體中最豐富的蛋白質,而且也可能是地球上最豐富的蛋白質)這個反應的產物是一種含六個碳而且非常不穩定的中間產物,其立即就會分裂為二摩爾的3-phosphoglycerate。
Phase 2:磷酸甘油醛(G3P(PGAL))的合成(Reduction)
每摩爾的3-phosphoglycerate接收一個額外的磷酸鹽基,接著有一種酶會將此磷酸鹽基轉換為ATP。然後,一由NADPH所捐出的電子對3-bisphosphoglycerate 變成G3P。非常明確地,由NADPH而來的電子減少了3-phosphoglyce-rate中的carboyxl group而形成了G3P中的carbonyl group,如此可駐留更多的位能。G3P 是一種糖類──由葡萄糖經過糖原酵解而分裂所產生的三碳糖。注意,每三摩爾的CO2就可產生六摩爾的G3P,但是隻有一摩爾的這種三碳糖能夠真正被獲得。迴圈一開始是以具有15個碳的價值的碳水合化物去形成三摩爾的五碳糖RuBP。現在具有18個碳的價值的碳水化合物形成了六摩爾的G3P,一摩爾脫離了迴圈而被植物細胞所使用,但是其他的五摩爾則必須被回收以形成三摩爾的RuBP。
Phase 3:CO2接收物的再形成 (Regeneration of CO2 acceptor(RuBP).)
在一連串複雜的反應中,此五摩爾G3P的碳的骨架在Calvin cycle的最後一個步驟被重新分配為三摩爾的RuBP。為了完成這個步驟,此迴圈多耗費了三摩爾的ATP,然後現在RuBP又準備好了要再度接收CO2,整個迴圈又可以繼續。在合成一摩爾G3P方面,Calvin cycle總共需消耗九摩爾的ATP和六摩爾的 NADPH,然後藉由光反應可再補充這些ATP和NADPH。G3P是Calvin cycle中的副產品,然後又成為整個新陳代謝步驟的起動物質,以合成其他的有機化合物,包括葡萄糖和其他碳水化合物。既不是單獨的光反應也不是單獨的卡爾文迴圈就可以利用CO2來製造葡萄糖。光合作用是一種在完整的葉綠體中會自然發生的現象,而且葉綠體整合了光合作用的兩個階段。